[发明专利]用于使表面平坦化的组合物及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学-机械抛光组合物及使用其抛光基板的方法。

背景技术

用于平坦化或抛光基板表面的组合物及方法在本领域中已为人所熟知。抛光浆料通常含有在水溶液中的研磨材料，且通过使表面与经浆料组合物饱和的抛光垫接触而施用至该表面上。

在使半导体晶片中的铜层平坦化方面，常规的抛光组合物通常不完全令人满意。为满足工业需求，使用具有高的抛光效率及移除速率且得到具有最小表面缺陷的高质量抛光的抛光组合物是重要的。然而，用于铜的现有技术抛光浆料可具有小于合意的抛光速率的抛光速率，不能满足生产量需求。

一种增加铜层的抛光速率的方法是使用更具侵蚀性的研磨剂，诸如氧化铝颗粒。已有若干类型的氧化铝，包括α-氧化铝、γ-氧化铝及θ-氧化铝。γ-氧化铝及θ-氧化铝用于抛光铜在本领域中已为人所熟知。参见，例如，美国专利6,521,574及美国专利6,436,811。然而，α-氧化铝颗粒(氧化铝颗粒的最具侵蚀性的类型)通常用于抛光诸如贵金属的较不易受刮擦的较坚硬基板。参见美国专利申请公布2002/0111027A1。

已使用多种策略以通过利用α-氧化铝以获得高的移除速率并同时使刮擦及侵蚀(erosion)最小化。例如，如在美国专利申请公布2003/0006396A1中所说明的，α-氧化铝颗粒可用表面活性剂涂覆以使抛光过程中的刮痕最小化。更普遍地，抛光浆料会含有由α-氧化铝颗粒及研磨性较小的固体组成的固体混合物。参见，例如，美国专利5,693,239、美国专利6,444,139、美国专利申请公布2004/0115944A1、美国专利申请公布2004/0157535A1及美国专利申请公布2003/0181142A1。

仍需要用于抛光含铜基板的其它组合物及方法。本发明提供这样的组合物及方法。

发明内容

本发明提供一种用于抛光在表面上具有含铜膜的基板的化学-机械抛光组合物，其包含0.01重量％至20重量％的α-氧化铝颗粒，其中所述α-氧化铝颗粒具有200nm或更小的平均直径，且80％的所述α-氧化铝颗粒具有500nm或更小的直径；(b)有机酸；(c)腐蚀抑制剂；及(d)水。本发明进一步提供一种对表面上具有含铜膜的基板进行化学-机械抛光的方法，其包括(i)使基板与抛光垫及化学-机械抛光组合物接触，该化学-机械抛光组合物包含(a)0.01重量％至20重量％的α-氧化铝颗粒，其中所述α-氧化铝颗粒具有200nm或更小的平均直径，且80％的所述α-氧化铝颗粒具有500nm或更小的直径；(b)有机酸；(c)腐蚀抑制剂；及(d)水；(ii)相对于该基板移动该抛光垫，其间有该化学-机械抛光组合物；及(iii)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。

另外，本发明提供一种用于抛光在表面上具有含铜膜的基板的化学-机械抛光组合物，其包含(a)0.01重量％至20重量％的α-氧化铝颗粒；(b)有机酸；(c)三唑和苯并三唑的双重腐蚀抑制剂，其中三唑与苯并三唑的重量百分比之比为0.1至4.8；及(d)水。本发明进一步提供一种化学-机械抛光在表面上具有含铜膜的基板的方法，包括(i)使基板与抛光垫及化学-机械抛光组合物接触，该化学-机械抛光组合物包含(a)0.01重量％至20重量％的α-氧化铝颗粒；(b)有机酸；(c)三唑和苯并三唑的双重腐蚀抑制剂，其中三唑与苯并三唑的重量百分比之比为0.1至4.8；及(d)水；(ii)相对于该基板移动该抛光垫，其间有该化学-机械抛光组合物；及(iii)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。

附图说明

图1为铜从用本发明的组合物抛光的基板的移除速率作为相对抛光垫在基板上施加的下压压力(down force pressure)的函数的曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种用于抛光在表面上具有含铜膜的基板的化学-机械抛光组合物，其包含(a)α-氧化铝颗粒；(b)有机酸；(c)腐蚀抑制剂；及(d)水。在抛光表面上具有含铜膜的基板时，该抛光组合物合意地容许减少刮擦及侵蚀，同时容许提高移除速率。

该抛光组合物包含包括α-氧化铝颗粒的研磨剂。所述α-氧化铝颗粒可以任何适当的量存在于抛光组合物中。通常，α-氧化铝在抛光组合物中的存在量为0.01重量％或更多、优选0.1重量％或更多、更优选0.3重量％或更多、且最优选0.5重量％或更多，基于抛光组合物的总重量。通常，α-氧化铝在抛光组合物中的存在量为20重量％或更少、优选5重量％或更少、更优选1重量％或更少、且最优选0.7重量％或更少，基于抛光组合物的总重量。